BIM技術在歷史保護建筑改造中的應用

(南京武家嘴建設有限公司,南京 211316)

引言

在歷史保護建筑改造中，歷史性建筑的改造由于和建筑保護與城市的建設都有著密切的聯系而顯得尤為復雜。這類建筑不像古建筑那樣已經受到普遍地重視和保護，對這類建筑的改造往往是在實用功能的更新層面。通過對現代歷史建筑的考察分析，采取一定的方式對其進行修繕或改造，改造的目的不僅在于實現對歷史建筑的有效性利用，還在于追求與時代需求相適應的歷史建筑功能和面貌的合理性。

由于建筑歷史久遠，竣工圖紙往往不能與現狀保持一致，主要原因是在建筑的生命歷史中經歷了多次改造或修繕，同時竣工圖紙的缺失也是普遍現象。為了解決圖紙與現狀不一致和圖紙缺失的問題，實際工程中往往采用現場實測的方法進行復核，但該種方法工作效率比較低，還原的建筑現狀數據比例低，主要集中在房屋的基本尺寸方面，對于建筑的細節難以還原[1-2]。

隨著近年BIM技術的普遍運用，在歷史保護建筑改造中，BIM能夠發揮很多技術優勢，具體體現在[3-4]：

(1)三維可視化—直觀展示歷史保護建筑改造設計方案，三維可視化施工過程仿真模擬，進度、風險、安全等管控更容易。

(2)協調性—憑借虛擬手段提前發現各專業之間的沖突問題； 變更控制容易，減少預算外變更，降低風險。

(3)管理信息化—提高項目各方工作效率、竣工后獲得詳細的建筑工程信息模型、各方協調溝通難度降低。

1 項目概況

如圖1建業里位于建國西路和岳陽路交界處，是上海目前最大的一片可改造石庫門建筑。始建于1930年，分為東弄、中弄和西弄3部分，有近200幢石庫門房子，是歷史保護建筑。建業里曾在2012年前后裝修完畢，但是由于商業模式不清晰等種種原因，空關至今，目前準備對西弄進行酒店改造。

圖1 建業里改造項目

由于項目中參與團隊眾多，各方協調困難，且現場情況與以前的施工圖紙有較大出入，難以作為設計團隊的設計依據，因而傳統的設計方法和項目管理方式遇到了很大的困難。在這樣的背景下，以建業里改造項目為試點，致力于搭建一個成熟、科學且被行業認可的BIM歷史保護建筑改造方面的應用體系，解決該類項目中各參與方的需求。利用建筑信息化技術來輔助設計和項目管理推動建業里改造項目的順利進行[5-6]。

2 BIM技術還原建筑現狀技術路線

如圖2在W4樣板房實施策劃階段，制定針對歷史保護建筑改造實施BIM技術應用的技術路線。

圖2 BIM技術應用技術路線

2.1 建筑原狀還原[7-8]

在建業里改造項目中采用了歷史保護建筑現狀數字保留技術，采用三維激光掃描與Google ProjectTango(以下簡稱PT)三維掃描相結合的方式實現了現狀數字化還原。三維激光掃描技術，建立了基于點云數據的BIM模型。如圖3該點云場景能夠準確地反映樣板房現狀，為室內設計團隊提了供設計參考。PT三維掃描技術作為三維激光掃描技術的補充，PT設備可以實時掃描實時成模，雖然PT三維掃描的模型精度不高，但是其成模效率非常高，適合現場的大致情況描述，方便管理者進行項目實施的監督檢查。

圖3 三維激光掃描點云場景

2.2 BIM模型及修正[9-10]

在項目的實際應用中如圖4采用了多次BIM模型修正的過程以達到建筑現狀的數字化還原的真實性。

具體工作過程如下：

(1)第一版BIM模型

根據提供的建業里竣工圖紙，如圖5建立與竣工圖紙一致的建筑、結構、設備BIM模型。為室內設計、項目管理等參與方提供基于竣工圖的BIM模型，協助開展項目前期工作。

圖5 BIM模型

(2)第二版BIM模型

根據現場踏勘與現狀照片，修正第一版模型，建立與現狀基本一致的建筑、結構、設備BIM模型。為室內設計、項目管理等參與方提供基于現狀的BIM模型，協助開展項目設計工作。

如圖6在用BIM進行各專業協調時，發現現場樓梯邊梁做法與原設計相差較大，并且機電設備緊貼樓梯面下方穿過的方案受梯邊梁限制，同時發現樓梯寬度有優化空間。

分析光網絡網管系統脆弱性及安全光網絡建設對策……………………………………………………… 朱宗國（1-115）

圖6 檢查結論

如圖7在竣工圖紙中院子兩側的墻頂部是在門亮子的下方，但是在現場照片中可以看到墻的高度實際是和門上方線腳平齊。依據現場照片，在模型中對墻高進行了修改，以還原現狀。

圖7 檢查結論

(3)第三版BIM模型

根據三維激光掃描數據與現場踏勘，如圖8建立與現狀一致的建筑、結構、設備BIM模型，協助推進設計決策、方案優化、輔助現場管理。

如圖9原施工圖紙和現場照片都沒能反映二樓臥室衣帽間上方的兩根梁。在拆除了原有的室內裝飾和吊頂后，這兩根隱藏于吊頂中的梁在點云模型中被反映了出來。通過調整模型，我們將其反映在BIM模型上，以供機電專業確定設備位置。

(4)第四版BIM模型

如圖10根據竣工交付現場和改造后竣工圖紙生成改造竣工BIM模型。

圖8 三維激光掃描模型與現場踏勘比對

圖9 檢查結論

圖10 BIM竣工模型

經過四版BIM模型的修正，最終形成了與現場一致的BIM模型，將該模型交付給設計、監理、施工、項目管理等專業，進行BIM模型的進一步應用，限于篇幅在這里就不再對IFC數據交換、BIM的碰撞、提取工程量、設計協同等基本應用一一介紹。

2.3 施工進度模擬[11-12]

如圖11建業里項目在施工方面結合BIM技術的進度模擬對裝修的重點部位進行合理安排、協調各工作方，最大推進項目效率。

圖11 施工進度模擬

2.4 精裝修交付[13-15]

精裝修帶給人們的表現效果是人對于建筑內部的第一印象，精裝修對整個建筑的作用由此可見一斑。傳統意義上的精裝修設計往往僅僅注重于環境內的造型以及美觀等方面，而忽略了建筑本身結構的某些限制，這就會讓設計出來的效果圖與實際的尺寸產生差異，令裝修無法真正達到精裝修的效果。

BIM技術在精裝修方面的應用，不僅僅克服了傳統裝修方式帶來的多重問題與弊端，還能夠更好地讓設計師們展示自己奇妙的靈感與新奇的創意。如圖12全方位地展示了包括燈光效果、材料質感、家具材質、隱蔽空間管線的整理與查看及潔具和精裝設備的明確定位等。讓用戶通過多角度、全方位的模型效果去體驗更真實、更全面的使用效果，從而進一步提升了項目的品質。

圖12 精裝修

3 結語

建業里項目具有集群式改造的特點，房間數量多，該項目先期進行了上述樣板房的設計與改造，在樣板房的設計、施工的過程中發現實際存在的問題，總結解決方法，為下一步進行大批量設計、施工奠定良好的基礎，無論是設計、監理、施工還是項目管理方都對該項目有了真實的了解。

隨著科技的發展和BIM技術的逐漸成熟，BIM技術使歷史保護建筑改造工作更加高效、快捷，能夠通過新技術更加精準地獲得建筑現狀數據，并能夠直觀地表達設計，以及建設過程問題的協調。BIM技術還原建筑現狀的技術路線探索了歷史保護建筑改造的新方法，為BIM技術在歷史保護建筑改造的應用提供了具有實用價值的參考。